2011 Национальное соревнование по электронике — система параллельного питания модулей импульсного источника питания. Два чипа XL4015 используются в качестве DC/DC-модулей с выходным напряжением 8 В, применяется метод главного и ведомого выравнивания тока, обеспечивается точное распределение тока в различных пропорциях, КПД составляет более 80 %.
Группа по электронике и микроконтроллерам: 2169025065
Задание
Разработать и изготовить систему параллельного питания из двух модулей DC/DC 8 В, каждый из которых имеет номинальную выходную мощность 16 Вт.
Описание
В работе используется метод главного и ведомого выравнивания тока, включающий модули стабилизатора тока (ведомый), стабилизатора напряжения (главный), платы управления на микроконтроллере и вспомогательного источника питания. В модулях стабилизатора тока и напряжения применяется XL4015 как DC/DC-чип для понижения напряжения (buck). В качестве контроллера используется микроконтроллер Hezhou AIR32F103CCT6, а для измерения тока — чип INA199 с 50-кратным усилением сигнала. Два измеренных сигнала суммируются в неинвертирующем сумматоре, выход которого делится фиксированным резистором и цифровым потенциометром, затем подаётся в повторитель напряжения и через компаратор LM358 возвращается на вывод FB чипа XL4015, управляя током ведомого модуля (стабилизатор тока) и обеспечивая распределение тока.
Примечание: при первом включении необходимо снять перемычку параллельного выхода, установить выходное напряжение стабилизатора напряжения (главный) на 8 В, а стабилизатора тока (ведомый) — на 0,3–0,5 В выше.
Работа для внутривузовского отборочного тура, прошу советов у экспертов.
Ссылка на открытый проект в LCSC: https://url.zeruns.com/GrMC6
Фото изделия
Скачать материалы
Исходный код: https://url.zeruns.com/nSNjc Код доступа: swoz
Даташиты чипов: https://url.zeruns.com/TBn42 Код доступа: j542
Тестовые данные
- Проверка выходного напряжения и КПД системы
Методика: установить нагрузочное сопротивление так, чтобы I0 ≈ 4 А, записать U0, UIN, I0, IIN.
| Uin(В) | Iin(А) | U0(В) | I0(А) | КПД |
|---|---|---|---|---|
| 24,05 | 1,57 | 7,76 | 3,97 | 81,6 % |
Вывод: выходное напряжение 7,76 В, КПД системы 81,6 %.
- Проверка относительной погрешности тока модулей при I0=1 А и I0=1,5 А
Методика: установить I0 ≈ 1 А или 1,5 А, записать U0, UIN, I1, I2, I0, IIN.
Результаты при I0=1 А:
| Uin(В) | Iin(А) | U0(В) | I1(А) | I2(А) | I0(А) | Ошибка1 | Ошибка2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 24,08 | 0,454 | 7,999 | 0,501 | 0,526 | 1,032 | 2,9 % | 1,9 % |
Результаты при I0=1,5 А:
| UIN(В) | IIN(А) | U0(В) | I1(А) | I2(А) | I0(А) | Ошибка1 | Ошибка2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 24,06 | 0,635 | 7,969 | 0,498 | 1,052 | 1,523 | 1,9 % | 3,6 % |
Вывод: относительная погрешность не превышает 3,6 %, что лучше требуемого <5 %.
- Проверка относительной погрешности тока модулей при 1,5 А < IO < 3,5 А
Методика: задать ток 1,5 А и пропорции 1:1, 1:2, 2:1, 2:3, 3:2, измерить U0, UIN, I1, I2, I0, IIN.
| Пропорция | UIN(В) | IIN(А) | U0(В) | I1(А) | I2(А) | I0(А) | Ошибка1 | Ошибка2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1:1 | 24,06 | 0,628 | 7,952 | 0,778 | 0,744 | 1,522 | 2 % | 2 % |
| 1:2 | 24,06 | 0,63 | 7,972 | 0,500 | 1,025 | 1,522 | 1,4 % | 1,1 % |
| 2:1 | 24,05 | 0,627 | 7,931 | 1,015 | 0,509 | 1,524 | 0,01 % | 0,2 % |
| 2:3 | 24,07 | 0,629 | 7,963 | 0,604 | 0,920 | 1,522 | 0,7 % | 0,7 % |
| 3:2 | 24,06 | 0,626 | 7,923 | 0,926 | 0,595 | 1,524 | 1,25 % | 2 % |
Вывод: при токе 1,5 А относительная погрешность не превышает 2 %, что соответствует требованиям.
- Проверка относительной погрешности тока модулей при I0=4 А
Методика: установить I0 ≈ 4 А, записать U0, UIN, I1, I2, I0, IIN.
| UIN(В) | IIN(А) | U0(В) | I1(А) | I2(А) | I0(А) | Ошибка1 | Ошибка2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 24,04 | 1,568 | 7,73 | 1,96 | 1,945 | 3,968 | 1,2 % | 1,9 % |
Вывод: при токе